ΤΕΛΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΤΟΥ ΕΥΡΙΠΟΥ: ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ

ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΣΕΙΣΜΟΛΟΓΙΑΣ & ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 46 ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ Tηλ. +.30.2310476081-4, Fax +30.2310476085 ΤΕΛΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΠΡΟΣ ΤΟΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΤΟΥ ΕΥΡΙΠΟΥ: ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΩΣ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΛΕΚΙΔΗΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ Δρ. Πολιτικός Μηχ. Α.Π.Θ., Κύριος Ερευνητής ΙΤΣΑΚ Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ι Κ Η 2 0 0 3 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 4 2. ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ... 6 2.1 Περιγραφή του κεντρικού καλωδιωτού τμήματος... 8 α) Κατάστρωμα... 8 β) Καλώδια αναρτήσεως... 9 γ) Πυλώνες... 10 δ) Θεμελίωση... 10 2.2. Εγκατάσταση ειδικού δικτύου ενοργάνωσης... 13 2.3 Περιγραφή εργασιών υποδομής κατά τη διάρκεια του ερευνητικού έργου... 14 3. ΣΕΙΣΜΟΛΟΓΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ... 19 4. ΠΡΟΚΑΤΑΡΤΙΚΗ ΕΡΗΝΕΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΟΝΗΣΗΣ... 38 4.1. Αντικείμενο... 38 4.2. Δεδομένα καταγραφών... 38 4.3 Τεχνικογεωλογικές συνθήκες των βάθρων θεμελίωσης... 39 4.4. Μελέτη των χαρακτηριστικών της σεισμικής απόκρισης των εδαφικών σχηματισμών στις θέσεις των βάθρων της γέφυρας.... 40 5. ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ... 46 5.1. Εισαγωγή... 46 5.2. Μέθοδοι δυναμικής ανάλυσης... 47 5.3 Υπολογισμός φορτίσεων - Κανονισμοί... 49 5.3.1 Υπολογισμός μονίμων φορτίων... 50 5.3.2 Υπολογισμός κινητών φορτίων... 51 5.3.3 Φάσμα σχεδιασμού... 53 5.4 Μεθοδολογία ανάλυσης... 55 5.4.1. Το πρόγραμμα SAP... 55 5.5 Αριθμητικά προσομοιώματα... 57 5.5.1. Μοντέλο 1... 57 5.5.2. Μοντέλο 2... 59 5.6 Αποτελέσματα αριθμητικών αναλύσεων... 59 5.6.1 Δυναμικά χαρακτηριστικά του συστήματος... 60 5.6.2 Έλεγχος για φορτία λειτουργίας... 61 5.6.3. Ανάλυση για σεισμικό συνδυασμό δράσεων... 61 2

5.6.4 Αποτελέσματα από τη μέθοδο της χρονικής ολοκλήρωσης... 62 5.7 Σύγκριση - αξιολόγηση των αποτελεσμάτων... 67 6. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ... 69 6.1 Επεξεργασία των καταγραφών... 69 6.2. Πειραματική Εκτίμηση Των Δυναμικών Ιδιοτήτων Της Γέφυρας... 69 6.3. Μεθοδολογία αναγνώρισης συστήματος... 72 6.4. Εφαρμογή της μεθοδολογίας αναγνώρισης στην Υψηλή Καλωδιωτή Γέφυρα του Ευρίπου... 75 7. ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΣΕ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΥΣ ΣΕΙΣΜΟΥΣ... 83 7.1 Αναλυτικά προσομοιώματα της γέφυρας... 83 7.3. Διερεύνηση της απόκρισης της γέφυρας σε σεισμό μέσης απόστασης... 84 7.3. Διερεύνηση της απόκρισης της γέφυρας σε ισχυρό σεισμό... 89 8. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ- ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ... 91 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ... 93 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 94 3

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το ερευνητικό πρόγραμμα με τίτλο: Διερεύνηση της Σεισμικής Συμπεριφοράς της Υψηλής Γέφυρας του Ευρίπου: Πειραματική και Αναλυτική Προσέγγιση ανατέθηκε από τον Οργανισμό Αντισεισμικού Σχεδιασμού και Προστασίας (ΟΑΣΠ) στο Ινστιτούτο Τεχνικής Σεισμολογίας και Αντισεισμικών Κατασκευών (ΙΤΣΑΚ) με επιστημονικώς υπεύθυνο τον κ. Β. Λεκίδη, Κύριο Ερευνητή ΙΤΣΑΚ. Η ομάδα εργασίας του ερευνητικού προγράμματος συγκροτείται από τους παρακάτω Ερευνητές του Ινστιτούτου Τεχνικής Σεισμολογίας και Αντισεισμικών Κατασκευών και του ΑΠΘ. : Καρακώστας Χρήστος, Δρ. Πολιτικός Μηχ, Κλήμης Νικόλαος, Δρ. Πολιτικός Μηχ., Αναστασιάδης Αναστ. Δρ. Πολιτικός Μηχ., Μάκρα Κωνστ., Δρ. Πολιτικός Μηχ., Παπαϊωάννου Χρήστος, Δρ. Σεισμολόγος Ταλασλίδης Δημοσθένης Δρ. Πολιτικός Μηχ ( Καθηγητής Α.Π.Θ.) Η συμβατική ημερομηνία έναρξης της εκπόνησης του ερευνητικού προγράμματος είναι η 5/12/2000, ενώ η συνολική διάρκεια του είναι 24 μήνες. Σύμφωνα με τη σχετική σύμβαση που υπεγράφη μεταξύ του ΟΑΣΠ και του ΙΤΣΑΚ, ο επιστημονικώς υπεύθυνος υποχρεούται κατά τη διάρκεια εκπόνησης του προγράμματος να υποβάλει στον ΟΑΣΠ δύο Τακτικές Εκθέσεις Προόδου. Οι δύο εκθέσεις προόδου υπεβλήθησαν στο προβλεπόμενο από τη σύμβαση χρονικό διάστημα, ενώ μετά την υποβολή της πρώτης έκθεσης προόδου επηκολούθησε προφορική παρουσίαση της πορείας των αποτελεσμάτων του προγράμματος στον ΟΑΣΠ (διαδικασία που επίσης προβλέπεται στη σχετική σύμβαση). Σημειώνεται επίσης ότι δόθηκε από τον ΟΑΣΠ, στα πλαίσια των όρων της σχετικής σύμβασης, παράταση διαρκείας 8 μηνών για την περάτωση του προγράμματος. Κατά τη διάρκεια του ερευνητικού προγράμματος υπολογίσθηκαν από τις ληφθείσες πειραματικές μετρήσεις τα δυναμικά χαρακτηριστικά της γέφυρας και αναγνωρίσθηκαν τα ιδιομορφικά χαρακτηριστικά του φορέα με βάση την καταγραφή της απόκρισής του σε πραγματικά σεισμικά συμβάντα, χρησιμοποιώντας ειδική μεθοδολογία αναγνώρισης συστήματος. Ακολούθησε αναθεώρηση και βελτιστοποίηση αναλυτικών μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων της γέφυρας αξιοποιώντας τις συγκρίσεις με την πραγματική απόκριση. Διερευνήθηκε αναλυτικά η συμπεριφορά της γέφυρας σε πραγματικούς σεισμούς. Έγινε ανάλυση της χρονικής απόκρισης του φορέα για μικρής έντασης σεισμική διέγερση από μέση απόσταση, και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τις καταγραφείσες τιμές σε διάφορα σημεία 4

της γέφυρας. Διαπιστώθηκε ικανοποιητική συμφωνία των δύο προσεγγίσεων, όσον αφορά τη διάρκεια και τις μέγιστες τιμές της απόκρισης. Μελετήθηκε επίσης και η συμπεριφορά της γέφυρας για έναν πραγματικό ισχυρό σεισμό, με χαρακτηριστικά ανάλογα αυτών που αναμένονται στη θέση του έργου. Από τις μέχρι σήμερα διερευνήσεις, η γέφυρα του Ευρίπου δεν φαίνεται να είναι ιδιαίτερα τρωτή από σεισμικές διεγέρσεις μέσης απόστασης, καθόσον στις περισσότερες περιπτώσεις το συχνοτικό τους περιεχόμενο είναι υψηλό, μακριά από τις πρώτες ιδιομορφές της γέφυρας. Το συμπέρασμα αυτό αποκτά ιδιαίτερη σημασία για το έργο, λόγω της γειτνίασης του με το γνωστό ρήγμα της Αταλάντης, πιθανή πηγή ισχυρών σεισμών. Ακόμη εντοπίσθηκε ικανός αριθμός σεισμών από κοντινά ρήγματα, πράγμα το οποίο καθιστά απαραίτητη την εγκατάσταση πρόσθετου εδαφικού δικτύου καταγραφής υψηλής ανάλυσης. Το πλήθος των καταγραφών, τα νέα συστήματα που τοποθετήθηκαν στη γέφυρα εμπλούτισαν τη τράπεζα δεδομένων που διαθέτει το ΙΤΣΑΚ με δεδομένα που αφορούν στη δυναμική απόκριση ειδικών έργων στον Ελληνικό χώρο. Τα στοιχεία αυτά θα είναι χρήσιμα σε πολλά αντίστοιχα έργα που κατασκευάστηκαν ή κατασκευάζονται στην Ελλάδα. Με τη μεθοδολογία που αναπτύχθηκε κατά τη διάρκεια του προγράμματος είναι δυνατή η εφαρμογή μεθόδων αναγνώρισης βλαβών για την υπόψη γέφυρα με ουσιαστική συνεισφορά στην έγκαιρη συντήρηση και θωράκιση του έργου από μελλοντικές σεισμικές καταπονήσεις. Η τεχνογνωσία που αποκτήθηκε από την ερευνητική ομάδα μπορεί να εφαρμοσθεί και σε άλλες μεγάλες γέφυρες του άξονα της Εγνατίας οδού, του ΠΑΘΕ ή του άξονα της Δυτικής Ελλάδας, με σημαντικά οφέλη για τη διαχείριση σημαντικών γεφυρών του Ελληνικού χώρου. Τέλος, ο βαθμός ανταπόκρισης του εκπονηθέντος ερευνητικού έργου σε σχέση με το αναλυτικό αντικείμενο, τη μεθοδολογία και τα προσδοκώμενα αποτελέσματα, που περιλαμβάνονται στο παράρτημα της σύμβασης με τον ΟΑΣΠ, κρίνεται από την ερευνητική ομάδα ως ιδιαίτερα ικανοποιητικός. Πρέπει επίσης να τονισθεί ο εντοπισμός από το δίκτυο μεγάλου αριθμού σεισμικών συμβάντων σε κοντινή περιοχή της γέφυρας καθώς και η αναβάθμιση και αναδιάταξη του εδαφικού δικτύου στα πλαίσια του παρόντος προγράμματος. 5

2. ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ Η υψηλή καλωδιωτή γέφυρα του Ευρίπου είναι τμήμα της οδικής παράκαμψης της Χαλκίδας, ενώνοντας τη Βοιωτική ακτή κοντά στο τσιμεντεργοστάσιο, με την Ευβοϊκή στο λόφο Μπαταριά. Έχει συνολικό μήκος 694.50m και ωφέλιμο πλάτος 12.60m (Σταθόπουλος, 1994). Η γέφυρα αποτελείται από τις προσβάσεις και το κεντρικό τμήμα. Οι γέφυρες πρόσβασης μήκους 4Χ35.875m (Βοιωτία) και 4Χ39.00m (Εύβοια), μορφώνονται με προκατασκευασμένες προεντεταμένες δοκούς διατομής διπλού ταφ (Η) και επί τόπου σκυροδετούμενη εγκάρσια προεντεταμένη πλάκα κυκλοφορίας. Οι γέφυρες πρόσβασης δεν αποτελούν αντικείμενο μελέτης του παρόντος ερευνητικού προγράμματος, και ως εκ τούτου δεν περιγράφονται περαιτέρω. Η υψηλή γέφυρα (Σχήμα 2.1) είναι μία από τις σημαντικότερες στην Ελλάδα και μία από τις μεγάλες του είδους της στην Ευρώπη. Το κεντρικό τμήμα της γέφυρας αποτελεί το εντυπωσιακότερο στοιχείο του έργου. Έχει μήκος 395.00m με κεντρικό άνοιγμα 215.00m και δύο πλευρικά ανοίγματα των 90.00 m, και ελεύθερο ύψος 35.51 m. Tα στοιχεία του κεντρικού ανοίγματος επιτρέπουν τη διέλευση μεγάλων πλοίων από και προς τη Χαλκίδα. Το κατάστρωμα της γέφυρας, που είναι από σκυρόδεμα, αναρτάται με χαλύβδινα καλώδια από δυο πυλώνες ύψους περίπου 90.00m πάνω από τη θάλασσα. Η θεμελίωση των πυλώνων έγινε με σύστημα φρεατοπασσάλων Φ120 (Σταθόπουλος 1994). Πέρα από τα συνήθη προβλήματα που προκύπτουν λόγω της ιδιάζουσας συμπεριφοράς των κρεμαστών γεφυρών (π.χ. μη γραμμική συμπεριφορά των καλωδίων, αεροελαστική ευστάθεια) και τα προβλήματα της γεωμετρίας (π.χ. κεντρικό άνοιγμα 215.00m, πυλώνες ύψους 90.00m), το συγκεκριμένο έργο παρουσιάζει μία σειρά προσθέτων προβλημάτων τα οποία προκύπτουν λόγω των γεωλογικών και γεωγραφικών ιδιαιτεροτήτων στη θέση του έργου, και τα οποία το καθιστούν ένα από τα δυσχερέστερα που πραγματοποιήθηκαν στον κόσμο. Μεταξύ των προβλημάτων αυτών αναφέρονται: 6

Σχήμα 2.1. Οριζοντιογραφία και κατά μήκος τομή του έργου 7

α) σχετικά μεγάλη σεισμικότητα της ευρύτερης περιοχής, σε συνδυασμό με τα γεωλογικά ρήγματα του στενού και την ενδεχόμενη κινητότητα των δύο ακτών. Πάντως από το φάσμα σχεδιασμού φαίνεται ότι έργα με υψηλή ιδιοπερίοδο, όπως η γέφυρα το Ευρίπου, καταπονούνται ελάχιστα σε σεισμό. β) η θεμελίωση του Βοιωτικού πυλώνα, καθόσον υπήρχε η υποψία ότι η περιοχή διασχίζεται από γεωλογικό ρήγμα. Η γεωτεχνική έρευνα που διεξήχθη (Γεωτεχνική Α.Ε.) στην περί το βάθρο περιοχή δεν επιβεβαίωσε τους φόβους αυτούς. γ) η προστασία των πυλώνων από πρόσκρουση πλοίου, επειδή το έργο γεφυρώνει ένα θαλάσσιο δίαυλο πολύ μικρού πλάτους για ναυσιπλοΐα και καμπύλο σε οριζοντιογραφία, με σχετικά μεγάλη κίνηση. Η λύση που επελέγη για την αντιμετώπιση του προβλήματος, είναι η κατασκευή αναχωμάτων προστασίας με λιθορριπές και αμμοχάλικα, προϊόντα εκβραχισμών από το υπόλοιπο έργο. Πρόταση του αναδόχου για μεταφορά του Βοιωτικού πυλώνα στα αβαθή δεν έγινε δεκτή από την υπηρεσία. 2.1 Περιγραφή του κεντρικού καλωδιωτού τμήματος Το κεντρικό τμήμα αποτελείται από τρία ανοίγματα 90-215-90 m, στηριζόμενα στα βάθρα 4, 5, 6, 7 και αναρτώμενα από τις κεφαλές των πυλώνων Μ5 και Μ6 με καλώδια αναρτήσεως (Σχήμα 2.1). Η στήριξη στα βάθρα Μ4 και Μ7 επιτρέπει την κύλιση κατά τη διαμήκη έννοια, ενώ κατά την εγκάρσια εξισώνει τις μετακινήσεις βάθρου και καταστρώματος λειτουργώντας ως άρθρωση. Αντίθετα η σύνδεση καταστρώματος και πυλώνων 5,6 είναι μονολιθική. Η ανάρτηση του καταστρώματος πραγματοποιείται με δύο επίπεδα καλωδίων, που συντρέχουν στις κεφαλές των πυλώνων ακολουθώντας ριπιδοειδή διάταξη. Οι πυλώνες είναι δίδυμοι, εδραζόμενοι μέσω πασσάλων σε οφιολιθικό σύμπλεγμα αφ ενός και κρητιδικό ασβεστόλιθο αφ ετέρου. Έχουν ύψος 88.35 m (Μ5) και 84.26 m (Μ6). Ακολουθεί μία αναλυτικότερη περιγραφή των επιμέρους τμημάτων του κεντρικού τμήματος (Σταθόπουλος, 1994): α) Κατάστρωμα Το κατάστρωμα μορφώνεται ως πλάκα πάχους 0.45m, σταθερού καθ όλο το μήκος της γέφυρας, πλην της περιοχής των πυλώνων Μ5 και Μ6, όπου αυξάνεται σε 0.75m (Σχήμα 2.2). 8

Σχήμα 2.2. Κατά πλάτος τομή καταστρώματος Η πλάκα είναι προεντεταμένη κατά την εγκάρσια διεύθυνση σ' όλο το μήκος της γέφυρας. Διαμήκης προένταση εφαρμόζεται μόνο τοπικά στην περιοχή του μέσου της γέφυρας, όπου λόγω συμμετρίας η αξονική δύναμη του καταστρώματος είναι μηδενική, όπως επίσης και στην περιοχή των μεταβατικών βάθρων, όπου δεν επαρκεί η οριζόντια ώθηση από τα καλώδια αντεπιστροφής. Η πλάκα συμπεριφέρεται στατικά ως απειρομήκης λωρίδα ελαστικά αναρτημένη από τα δύο επίπεδα καλωδίων. Η ένταση κατά την εγκάρσια έννοια ελάχιστα διαφέρει από αυτή της απλής αμφιέρειστης πλάκας. Σε οριζόντιες φορτίσεις η πλάκα λειτουργεί ως δοκός επί ελαστικών στηριγμάτων ή ως αμφιάρθρωτος σύνδεσμος των δυο πυλώνων. Το σκυρόδεμα του καταστρώματος είναι κατηγορίας Β40, οι χαλαροί οπλισμοί St 420 και οι προεντεταμένοι St 1670/1860. β) Καλώδια αναρτήσεως Είναι τύπου V.S.L. αποτελούμενα από παράλληλα συρματόσχοινα ονομαστικής διαμέτρου 0.6'', κατηγορίας St 1670/1860, με βαφή μολύβδου. Τα καλώδια που καταλήγουν στα βάθρα Μ4 και Μ7 (καλώδια αντεπιστροφής) είναι αγκυρωμένα. Ο αριθμός των συρματόσχοινων κάθε καλωδίου καθορίζεται από την ένταση του. Οι διατομές των καλωδίων δεν είναι σταθερές, αυξάνονται όσο τα καλώδια αγκυρώνονται μακρύτερα από τους πυλώνες, και οι 9

τιμές κυμαίνονται μεταξύ των 9.8 cm 2 και 28.0 cm 2 (καλώδια αντεπιστροφής). Όλα τα καλώδια είναι επανατανύσιμα (για τη ρύθμιση της δύναμης τους και ενδεχόμενα τη διόρθωση της) και ανταλλάξιμα. Η τάνυση των καλωδίων πραγματοποιείται από την κεφαλή του πυλώνα που ειναι κοίλη (δυνατότητα διαδρομής 80 mm). Η προστασία των καλωδίων εξασφαλίζεται με τσιμεντένεμα μέσα σε σωλήνα πολυαιθυλενίου. Ο τελευταίος περιβάλλεται εξωτερικά με πλαστική ταινία για προστασία από υπεριώδη ακτινοβολία. γ) Πυλώνες Είναι δίδυμοι από σκυρόδεμα Β45 (Σχήματα 2.3, 2.4). Οι διαστάσεις τους μεταβάλλονται από 4.00Χ4.00Χ0.50m (βάση) σε 2.50Χ2.50Χ0.40 (κεφαλή). Ο οπλισμός τους δεν ξεπερνάει το 2%. Οι στύλοι κάθε πυλώνα συνδέονται μεταξύ τους με δύο δίδυμα ζυγώματα, ένα κάτω από το κατάστρωμα και ένα κάτω από τις κεφαλές. Η κεφαλή του πυλώνα φέρει μία χαλύβδινη εσωτερική κατασκευή που παραλαμβάνει τα φορτία των καλωδίων και αναλαμβάνει τις οριζόντιες συνιστώσες τους, μεταφέροντας ταυτόχρονα τις κατακόρυφες στον περιβάλλοντα εξωτερικό μανδύα σκυροδέματος. δ) Θεμελίωση Η θεμελίωση των πυλώνων πραγματοποιήθηκε με 20 φρεατοπασσάλους Φ120, συζευγμένους στην κεφαλή τους με εσχάρα πεδιλοδοκών ύψους 5.00 m. Οι πάσσαλοι εδράζονται στο οφιολιθικό σύμπλεγμα προς την ηπειρωτική πλευρά (πυλώνας Μ5) και τον κρητιδικό ασβεστόλιθο (πυλώνας Μ6), έχοντας μήκη 30 m και 15 m αντίστοιχα (Σχήμα 2.1). 10

Σχήμα 2.3. Κατά πλάτος τομή Δυτικού Πυλώνα και θέσεις οργάνων 11

Σχήμα 2.4. Κατά μήκος τομή Δυτικού Πυλώνα και θέσεις οργάνων 12

Η έδραση των πλευρικών ανοιγμάτων της κεντρικής γέφυρας επί των βάθρων Μ4 και Μ7 πραγματοποιείται με αμφιαρθρωτούς ελκυστήρες. Λόγω της αρνητικής αντίδρασης της γέφυρας επί των βάθρων, τα βάθρα προεντείνονται κατακορύφως και συρράπτονται προς το έδαφος με σύστημα μικροπασσάλων. 2.2. Εγκατάσταση ειδικού δικτύου ενοργάνωσης Η πρώτη έκθεση για την επιλογή των θέσεων, το πλήθος και το είδος των οργάνων έγινε το 1988. Όπως είχε αναφερθεί στην έκθεση εκείνη, η επιλογή του τύπου των επιταχυνσιογράφων έγινε με βάση ορισμένα κριτήρια, αποσκοπώντας στην εξασφάλιση επιταχυνσιογραμμάτων σε περιπτώσεις ισχυρού σεισμού στην ευρύτερη περιοχή και στη σύγκριση των αποτελεσμάτων αναλογικών και ψηφιακών επιταχυνσιογράφων. Το Εθνικό δίκτυο επιταχυνσιογράφων αποτελείται από αναλογικούς επιταχυνσιογράφους τύπου SMA-1 της εταιρείας Kinemetrics. H πρώτη πρόταση ενοργάνωσης της γέφυρας προέβλεπε όργανα αναλογικού τύπου SMA-1, κάθε ένα από τα οποία διέθετε τρεις συνιστώσες. Η επόμενη πρόταση έγινε για ψηφιακά όργανα SSA-1 και SSA-2 με δυνατότητα να υπάρχουν μονοαξονικά αισθητήρια εκτός καταγραφικής μονάδας. Όμως και αυτή η διάταξη απείχε σημαντικά από ένα σύγχρονο δίκτυο ενοργάνωσης κατασκευών. Η τελική πρόταση, η οποία και υλοποιήθηκε, αποτελείται από ένα ειδικό δίκτυο ενοργάνωσης κατασκευών τύπου PX-23 της εταιρείας Kinemetrics Inc. Το εν λόγω σύστημα διαθέτει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να έχει συγκεντρωμένες και οργανωμένες τις καταγραφικές μονάδες (consoles) σε ένα συγκεκριμένο μικρό χώρο (control room). Κάθε καταγραφική μονάδα μπορεί να δεχθεί 16 αισθητήρια. Όλες οι μονάδες έχουν δυνατότητα σύνδεσης με προσωπικό ηλεκτρονικό υπολογιστή καθώς και έξοδο μέσω modem. Έτσι υπάρχει η δυνατότητα για λήψη των δεδομένων σε υπολογιστή τόσο επιτόπου, όσο και από μακρινή απόσταση. Το σύστημα της Kinemetrics διαθέτει αξιοπιστία και έχει δοκιμασθεί στην ανάκτηση και αξιοποίηση δεδομένων τόσο στον Ελληνικό, όσο και στον διεθνή χώρο. Παρέχεται λοιπόν με αυτό το σύστημα η δυνατότητα για σύγκριση των δεδομένων της ανωδομής με αυτά του ελευθέρου πεδίου. Λόγω αυτών των πλεονεκτημάτων επιλέχθηκε η διάταξη της εταιρίας Kinemetrics PX-23, για ενοργάνωση της υψηλής γέφυρας της Χαλκίδας. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά του συστήματος αναφέρονται στον παρακάτω πίνακα: 13

Πίνακας 2.1.: Τεχνικές Προδιαγραφές του ειδικού δικτύου ενοργάνωσης PX-23 της Kinemetrics Inc. 12 bit resolution analog-digital converter Full scale 2g Output voltage 2.5 V Frequency responce DC-50 Hz within -3 db Damping 0.7 nominal Natural frequency 600 Hz Dynamic range > 72 db Sampling rate 200 sps Built-in anti-alias filter: 2-pole, 50 Hz Butterworth response Automatic self identification after sensing an event Common triggering, common timing and external timing device (GPS) facilities Internal timing 2pps Remote communication, data retrieval and maintenance facilities Operating temperature - 20 o C to + 85 o C Humidity 100 % Full DC power (by external battery box) Four days autonomy in standby position 2.3 Περιγραφή εργασιών υποδομής κατά τη διάρκεια του ερευνητικού έργου Κατά τη διάρκεια του ερευνητικού έργου έγινε διεξοδική διερεύνηση τόσο της Ελληνικής όσο και της διεθνούς αγοράς για αναβάθμιση της ικανότητας ανάλυσης (resolution) των εδαφικών οργάνων καταγραφής του σεισμικού κραδασμού. Η ερευνητική ομάδα κατέληξε στην προμήθεια οργάνων με δυνατότητα ανάλυσης τουλάχιστον 19 bits για να είναι σε θέση να αποτυπώνουν με ακρίβεια ασθενείς σεισμικές διεγέρσεις μικρού πλάτους ταλάντωσης. Με αυτό τον τρόπο το δίκτυο θα μπορεί να παρέχει ακριβέστερες πληροφορίες και θα είναι έτοιμο και ευαίσθητο για καταγραφή σεισμών από το κοντινό ή μακρινό πεδίο. Επίσης λήφθηκαν μέτρα για την προστασία του δικτύου έναντι της υγρασίας και των έντονων μαγνητικών πεδίων τα οποία υπάρχουν λόγω της γειτνίασης με ηλεκτροφόρα 14

καλώδια της Δ.Ε.Η. Eπιπροσθέτως, αφαιρέθηκαν τα καλώδια από τα φρεάτια των πυλώνων και από διάφορα διακλαδωτικά κιβώτια, για να διεξαχθεί επί τόπου έλεγχος όλων των συνδεσμολογιών, ακόμη και αυτών των βυσμάτων που συνδέουν τα καλώδια με τα αισθητήρια. Μετά την επισκευή έγινε επανέλεγχος όλου του δικτύου για να διαπιστωθεί η καλή του λειτουργία. Έγιναν οι απαραίτητες ενέργειες για τον καθαρισμό των καναλιών, δια μέσου των οποίων περνούν τα καλώδια από διάφορα σκουπίδια. Στην κύρια καταγραφική μονάδα (master console) και στην πρώτη καταγραφική βαθμίδα (master module) έχει τοποθετηθεί δορυφορικός χρόνος (GPS). Ο χρόνος αυτός είναι σε μορφή κώδικα BCD 8421 και διοχετεύεται σ όλες τις καταγραφικές βαθμίδες όλων των μονάδων. Ο χρόνος GPS δεν αναιρεί το χρόνο που είναι τοποθετημένος σε κάθε βαθμίδα (modulo), απλώς αποτυπώνεται σαν δεύτερος χρόνος - στο κάτω μέρος της καταγραφής - πάντα σε μορφή κώδικα. Με αυτό τον τρόπο εξασφαλίζεται κοινός χρόνος έναρξης καταγραφής στα διάφορα κανάλια του καταγραφικού συστήματος Η Υψηλή Γέφυρα έχει δικτυωθεί με 32 αισθητήρες (επιταχυνσιόμετρα) (Σχήμα 2.6). Οι θέσεις των αισθητηρίων επιλέχτηκαν προσεκτικά και με τέτοιο τρόπο ώστε να απεικονίζουν, κατά τον πληρέστερο δυνατό τρόπο, την δυναμική συμπεριφορά της. Εξι (6) αισθητήρες ανίχνευσης της κατακόρυφης κίνησης και δύο (2) για την καταγραφή της εγκάρσιας, καταγράφουν την απόκριση στο μεσαίο άνοιγμα της γέφυρας, ενώ στον καθένα από της δύο πυλώνες τοποθετήθηκαν έξι (6) αισθητήρες. Υπάρχουν της τέσσερις τριαξονικοί αισθητήρες, δύο (2) στη βάση του κάθε πυλώνα και δύο (2) ελευθέρου πεδίου, σε κάθε μία από της ακτές του πορθμού. 15

Σχήμα 2.5 Γενική διάταξη και διατομές πυλώνων. Σχήμα 2.6 Διάταξη των αισθητήρων της είναι τοποθετημένοι στη γέφυρα. 16

Κατά την διάρκεια του 2002 πραγματοποιήθηκε αγορά νέου εξοπλισμού για την αναβάθμιση των αισθητηρίων του εδάφους με στόχο την ακριβέστερη καταγραφή των εδαφικών διεγέρσεων. Συγκεκριμένα τοποθετήθηκε εντός του πυλώνα της Ευβοϊκής ακτής καταγραφική μονάδα με δυνατότητα υποδοχής 12 αισθητήρων επιτάχυνσης ικανός να συνδεθεί σε εξωτερικά τριαξονικά ή μονοαξονικά επιταχυνσιόμετρα Ο καταγραφέας της έχει κάρτα μνήμης 32 MB, με δυνατότητα για να δεχθεί modem και GPS. Oι τεχνικές προδιαγραφές του συστήματος παρουσιάζονται στον Πίνακα 2.1.που ακολουθεί. Πιν. 2.1 Τεχνικές προδιαγραφές συστήματος ενοργάνωσης (Altus K2) Type Full scale range Natural Frequency Damping Dynamic Range Dynamic range Frequency response SENSOR: Uniaxial Force Balance Accelerometer, External 2 g 50 Hz 70 % Critical 135 db 0.01 to 50 Hz > 145 db 0.01 to 20 Hz DATA ACQUISITION: 108 db @ 200 sps DC to 80 Hz @ 200 sps Resolution 19-bit resolution @ 200 sps Input range 2.5 V Anti-Alias Filter Type Trigger Bandwith Channel Triggering Trigger Threshold De-Trigger Threshold Type Operating Temperature Humidity Brickwall FIR filter. Cut-off at 80 % of output Nyquist 120 db down at output Nyquist TRIGGER: IIR Bandpass filter 0.1 Hz 12.5 Hz Independent threshold for all channels Selectable from 0.01% to 100% of full scale Selectable from 0.01% to 100% of full scale STORAGE: 20 Mbyte RAM Flash memory, Fully compliant PCMCIA storage system ENVIRONMENT: - 20 o to 70 o C 0 100 % RH Με αυτό τον τρόπο αναβαθμίζεται το εδαφικό δίκτυο της Γέφυρας και υπάρχει η δυνατότητα για πρόσθετα αισθητήρια που μπορούν να τοποθετηθούν σε πρόσθετες θέσεις για να βελτιώσουν τα διάφορα μοντέλα αναγνώρισης ιδιομορφών. Ακόμη έγινε προμήθεια νέων σύγχρονων αισθητηρίων και καλωδίου σύνδεσης για να χρησιμοποιηθούν σε πρόσθετες θέσεις μέτρησης στο κατάστρωμα της Γέφυρας. 17

Λόγω των συχνών προβλημάτων με την τροφοδοσία του συστήματος (μπαταρίες παροχή Δ.Ε.Η. κ.λ.π.) μελετήθηκε από τους τεχνικούς του Εργαστηρίου του ΙΤΣΑΚ, στα πλαίσια του παρόντος ερευνητικού προγράμματος, ένα νέο ασφαλέστερο σύστημα τροφοδοσίας που παρέχει προστασία έναντι των συχνών διακοπών του ρεύματος στη περιοχή του έργου. Για την πραγματοποίηση επικοινωνίας της πρόσθετης καταγραφικής μονάδας Κ2, μέσω σταθερής τηλεφωνικής γραμμής με το ΙΤΣΑΚ, για παρακολούθηση καλής λειτουργίας και συλλογής δεδομένων, το εργαστήριο του ΙΤΣΑΚ κατασκεύασε ειδική συσκευή. Η συσκευή αυτή αποτελείται από MODEM ROBOTICS, ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑ 12Volts και θύρα διασύνδεσης. Η ειδική αυτή συσκευή συνδέθηκε εξωτερικά με την καταγραφική μονάδα Κ2 μέσω θύρας RS232. Τέλος τοποθετήθηκαν παράμετροι όπως ορίζει η κατασκευάστρια εταιρία πετυχαίνοντας άριστη επικοινωνία. Ήδη μέσα στο 2003 το νέο σύστημα κατέγραψε την ακολουθία των σεισμών των Ψαχνών Ευβοίας, όπως φαίνεται στο επόμενο κεφάλαιο. Τα ελεύθερα κανάλια από την εδαφική καταγραφική μονάδα (soil console) χρησιμοποιήθηκαν για να δεχθούν πρόσθετους αισθητήρες στα ακρόβαθρα του κύριου φορέα. 18

3. ΣΕΙΣΜΟΛΟΓΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ Κατά τα πρώτα έτη λειτουργίας του συστήματος οι καταγραφές είχαν προερχόταν κυρίως από φορτία κυκλοφορίας και ανέμου, ενώ από το 1997 το σύστημα είναι κυρίως προσανατολισμένο στην καταγραφή εδαφικών κυρίως σεισμικών διεγέρσεων από την ευρύτερη περιοχή. Αυτό επιτεύχθηκε με την Από την αρχή της λειτουργίας του (1995) μέχρι σήμερα το σύστημα έχει καταγράψει ένα σημαντικό αριθμό διεγέρσεων, που οφείλονται κυρίως σε φορτία κυκλοφορίας, άνεμο, καθώς και σεισμικές δονήσεις με μεγέθη 3.9 Μ 6.4 σε αποστάσεις 15-97 km από την περιοχή του έργου. Ο Πίνακας (3.1) δίνει τις εστιακές παραμέτρους των σεισμών, οι οποίοι έχουν διεγείρει το δίκτυο της Γέφυρας της Χαλκίδας. H πρώτη στήλη δίνει τον αύξοντα αριθμό, η δεύτερη και τρίτη στήλη δίνουν το έτος και την ημερομηνία, η επομένη το χρόνο γένεσης, οι δύο επόμενες τις γεωγραφικές συντεταγμένες του επικέντρου, η έκτη και έβδομη στήλη δίνουν το εστιακό βάθος και το μέγεθος του σεισμού και η τελευταία δίνει την επικεντρική απόσταση, R, σε km. Τα δεδομένα του καταλόγου προέρχονται από τους καταλόγους του Εργαστηρίου Γεωφυσικής Πίνακας 3-1. Παράμετροι των σεισμών οι οποίοι διέγειραν το δίκτυο της γέφυρας της Χαλκίδας και επικεντρική απόσταση από το κέντρο της γέφυρας. Α/ Α ΕΤΟΣ ΗΜΕΡΟ- ΜΗΝΙΑ ΧΡΟΝΟΣ ΓΕΝΕΣΗΣ ΓΕΩΓΡ. ΠΛΑΤΟΣ ΓΕΩΓΡ. ΜΗΚΟΣ ΒΑΘΟΣ h (km) ΜΕΓΕΘΟΣ M ΑΠΟΣΤΑΣΗ (km) 1 1997 MAR 21 061708 39.30 23.77 8 5.0 97 2 1997 NOV 4 103032 38.14 23.39 24 4.4 40 3 1997 NOV 4 103247 38.33 23.68 5 4.3 17 4 1997 NOV 5 102754 38.24 23.52 26 4.5 26 5 1997 NOV 5 103153 38.26 23.49 20 4.4 24 6 1998 MAY 22 162222 38.49 23.43 19 4.3 15 7 1999 SEP 3 052934 38.49 23.35 33 4.6 20 8 1999 SEP 7 115651 38.06 23.57 14 5.9 43 9 1999 SEP 7 120514 38.17 23.76 12 4.8 37 10 1999 SEP 7 120815 38.18 23.76 39 4.2ISC 36 11 1999 SEP 7 204455 38.08 23.55 8 4.9 43 12 1999 SEP 8 125500 38.19 23.64 29 4.5 31 13 1999 SEP 8 165408 38.22 23.70 26 4.5 29 14 1999 DEC 15 225458 38.62 23.52 24 3.9 15 15 2001 JUL 26 002139 39.04 24.34 7 6.4 93 16 2001 JUL 26 003457 39.02 24.32 5 5.3 90 17 2001 OCT 29 202148 38.89 24.38 26 5.3 84 18 2002 SEP 5 221951 38.72 24.53 30 5.2 87 19 2003 JUN 18 052501 38.62 23.68 21 4.9 19 20 2003 JUN 26 134557 38.61 23.65 19 4.6 17 21 2003 SEP 26 185404 38.59 23.66 24 4.4 15 19

του ΑΠΘ και του Γεωδυναμικού Ινστιτούτου του ΕΑΑ. Οι παράμετροι του σεισμού 10 έχουν ληφθεί από τη ιστοσελίδα του International Seismological Center (www.isc.ac.uk), ενώ η γεωγραφική κατανομή των επικέντρων των σεισμών του Πίνακα (3.1) δίνεται στο σχήμα (3.1). Σχήμα 3.1 - Γεωγραφική κατανομή των επικέντρων των σεισμών, οι οποίοι καταγράφηκαν από το δίκτυο ελευθέρου πεδίου της Χαλκίδας. Στο σχήμα (3.2) δίνεται η κατανομή της Μεγέθους - Επικεντρικής Απόστασης των καταγραφών από τα modules ελευθέρου πεδίου του δικτύου της Χαλκίδας. Από την κατανομή του σχήματος αυτού φαίνεται ότι δεν υπάρχουν καταγραφές ισχυρών (Μ 6.0) 20

Επικεντρική Απόσταση (km) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΤΟΥ ΕΥΡΙΠΟΥ σεισμών στο κοντινό πεδίο (R 50 km). Επίσης παρατηρείται έλλειψη καταγραφών για αποστάσεις 50 km R 80 km. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Μέγεθος,Μ Σχήμα 3.2 - Κατανομή Μεγέθους-Απόστασης των καταγραφών ελευθέρου πεδίου από το δίκτυο της Χαλκίδας. Στο σχήμα (3.3) δίνεται η κατανομή των μέγιστων τιμών της επιτάχυνσης σε συνάρτηση με το μέγεθος και την επικεντρική απόσταση. Χρησιμοποιήθηκαν οι διορθωμένες καταγραφές στις οποίες εφαρμόστηκαν φίλτρα 0.6-47.0 Ηz. Τα τέσσερα διαφορετικά χρώματα των κύκλων αντιστοιχούν στις τιμές PGA 10 cm/sec 2 (μπλε), 11 cm/sec 2 PGA 20 cm/sec 2 (πράσινο), 21 cm/sec 2 PGA 34 cm/sec 2 (κίτρινο) και 35 cm/sec 2 PGA 45 cm/sec 2 (κόκκινο). Όπως φαίνεται από την κατανομή αυτή ο μεγαλύτερος όγκος των 21

PGA (cm/sec PGA (cm/sec 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΤΟΥ ΕΥΡΙΠΟΥ καταγραφών είχε τιμές μικρότερες των 10 cm/sec 2 και ειδικότερα ποσοστό 65% του συνόλου είχε επιταχύνσεις μικρότερες των 5 cm/sec 2. HALKIS BRIDGE NETWORK Free Field Strong Motion Data 45 2) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 90 80 70 Distance (km) 60 50 40 30 20 10 3.5 4 4.5 5 5.5 6 Magnitude (M) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Σχήμα 3.3 Κατανομή των μεγίστων τιμών της εδαφικής επιτάχυνσης (PGA) σε συνάρτηση με το Μέγεθος (Μ) και την Επικεντρική Απόστασης (Distance) των καταγραφών ελευθέρου πεδίου από το δίκτυο της Χαλκίδας. Λόγω της κατανομής των δεδομένων δεν κατέστη δυνατή η πρόταση μίας εμπειρικής σχέσης πρόβλεψης των εδαφικών επιταχύνσεων σε συνάρτηση με το μέγεθος και την απόσταση. Γι αυτό έγινε προσπάθεια να συγκριθούν πρόσφατες σχέσεις, οι οποίες ισχύουν για τον Ελληνικό χώρο με τις παρατηρημένες τιμές από το δίκτυο της Χαλκίδας. Στο σχήμα (3.4) δίνεται το ιστόγραμμα κατανομής των διαφορών μεταξύ της θεωρητικής τιμής της επιτάχυνσης (PGA TH ) και της τιμής που παρατηρήθηκε (PGA ΟΒS ). Χρησιμοποιήθηκε η σχέση, η οποία προτάθηκε από τους Μάργαρης και συνεργάτες (2001) και Margaris et al. 22

Frequency Histogram ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΤΟΥ ΕΥΡΙΠΟΥ (2002) για εδαφικές συνθήκες Β κατά UBC (1997). Από το γράφημα αυτό φαίνεται ότι οι καταγεγραμμένες τιμές της επιτάχυνσης ελευθέρου πεδίου του δικτύου της Χαλκίδας είναι συστηματικά χαμηλότερες από τις προβλεπόμενες. Η μέση τιμή των διαφορών είναι 14 9 cm/sec 2, δηλαδή μέσα στα όρια σφάλματος της σχέσης, η οποία χρησιμοποιήθηκε. 40 35 30 25 20 15 10 5 0-40 -35-30 -25-20 -15-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 PGA TH - PGA OBS Σχήμα 3.4 - Ιστόγραμμα κατανομής των υπολοίπων (residuals) μεταξύ των θεωρητικών τιμών και των παρατηρημένων τιμών της εδαφικής επιτάχυνσης των καταγραφών ελευθέρου πεδίου από το δίκτυο της Χαλκίδας. Έγινε προσπάθεια να βρεθεί αν υπάρχει κάποια συσχέτιση των διαφορών αυτών με παραμέτρους των σεισμών και των καταγραφών. Στα σχήματα (3.5) και (3.6) δίνονται οι γραφικές παράσταση των residuals με το μέγεθος των σεισμών και τη μέγιστη επιτάχυνση της καταγραφής (PGA) αντίστοιχα. Χρησιμοποιήθηκαν οι καταγραφές με PGA 2 cm/sec 2,τιμή η οποία αποτελεί το σύνηθες όριο διέγερσης των επιταχυσνιογράφων με ανάλυση 12 bits. Καταγραφές με μικρότερες τιμές της μέγιστης επιτάχυνσης προέκυψαν από το γεγονός ότι η διέγερση ενός αισθητήρα με 23

PGA 2 cm/sec 2, οδηγούσε στη λειτουργία και των υπολοίπων αισθητήρων οι οποίοι κατέγραφαν επιταχυνσιογράμματα με χαμηλότερες τιμές της PGA. 40 30 20 PGA TH - PGA OBS 10 0-10 -20-30 -40 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Magnitude (M) Σχήμα 3.5 - Γράφημα των υπολοίπων (residuals) μεταξύ των θεωρητικών τιμών και των παρατηρημένων τιμών της εδαφικής επιτάχυνσης (για PGA 2 cm/sec2) των καταγραφών ελευθέρου πεδίου σε συνάρτηση με το μέγεθος του σεισμού Από την παράσταση του σχήματος (3.5) δεν φαίνεται να υπάρχει εξάρτηση των διαφορών από το μέγεθος του σεισμού. Αντίθετα, από τη γραφική παράσταση του σχήματος (3.6) φαίνεται να υπάρχει ισχυρή εξάρτηση των διαφορών αυτών από την τιμή της μέγιστης οριζόντιας επιτάχυνσης, η οποία καταγράφηκε. Αυτό το γεγονός μπορεί να αποδοθεί στο λόγο σήματος/θόρυβο για τις χαμηλών τιμών επιταχύνσεων καταγραφές ή/και στο γεγονός της χαμηλής ανάλυσης (12 bits) των καταγραφικών. 24

Residuals (PGA TH - PGA OBS ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΤΟΥ ΕΥΡΙΠΟΥ 40 30 20 10 0-10 -20-30 -40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Recorded PGA (cm/sec 2 ) Σχήμα 3.6 Γραφική παράσταση των υπολοίπων (residuals) μεταξύ των θεωρητικών τιμών και των παρατηρημένων τιμών της εδαφικής επιτάχυνσης (για PGA 2 cm/sec2) των καταγραφών ελευθέρου πεδίου σε συνάρτηση με την μέγιστη τιμή της εδαφικής επιτάχυνσης. Η εξάρτηση είναι εμφανής. Επειδή φάνηκε στις αναλύσεις των επιταχυνσιογραμμάτων μία διαφοροποίηση στις τιμές μεταξύ των καταγραφών της Βοιωτικής και της Ευβοϊκής ακτής για το λόγο αυτό έγινε μία προσπάθεια να εξεταστεί αν αυτή η διαφορά είναι συστηματική. Για το σκοπό αυτό υπολογίστηκαν οι γεωμετρικοί μέσοι των οριζοντίων καταγραφών για κάθε επιταχυνσιόγραμμα και βρέθηκαν οι λόγοι των τιμών της Βοιωτικής ακτής ξεχωριστά για τα modules των ακροβάθρων και των βάθρων των πυλώνων. Το ιστόγραμμα των λόγων αυτών δίνεται στο σχήμα (3.7) και όπως φαίνεται οι τιμές στη Βοιωτική ακτή είναι συστηματικά υψηλότερες με μέση τιμή 1.67 0.66. 25

Frequency Frequency ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΤΟΥ ΕΥΡΙΠΟΥ 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 Ratio PGA B /PGA E Σχήμα 3.7 - Ιστόγραμμα κατανομής του λόγου του γεωμετρικού μέσου όρου των καταγραφών στην Βοιωτική ακτή (PGA B ) προς τον αντίστοιχο της Ευβοϊκής ακτής (PGA E ). Στο σχήμα (3.8) γίνεται ανάλυση του ιστογράμματος του σχήματος (3.7) για τις θέσεις των δύο βάθρων των πυλώνων (κόκκινες στήλες) και των δύο ακροβάθρων (πράσινες 5 Βάθρο Πυλώνα Ελεύθερο Πεδίο (Ακρόβαθρο) 4 3 2 1 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Ratio PGA B /PGA E Σχήμα 3.8 - Ιστογράμματα κατανομής του λόγου του γεωμετρικού μέσου όρου των καταγραφών στην Βοιωτική ακτή (PGA B ) προς τον αντίστοιχο της Ευβοϊκής ακτής (PGA E ) ξεχωριστά για τις θέσεις των βάθρων και των ακροβάθρων. 26

P.G.A. (cm/sec 2 ) P.G.A. (cm/sec 2 ) P.G.A. (cm/sec 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΤΟΥ ΕΥΡΙΠΟΥ στήλες). Όπως φαίνεται οι τιμές είναι και για τις δύο θέσεις συστηματικά υψηλότερες με μέσους όρους 1.79 0.78 και 1.56 0.48 για τις θέσεις των βάθρων και των ακροβάθρων αντίστοιχα. Εκτός από τις καταγραφές οι οποίες σχετίστηκαν με σεισμούς και της καταγραφές του επαγώμενου θορύβου στο δίκτυο της Χαλκίδας υπάρχουν και 17 καταγραφές, η κυματομορφή των οποίων φαίνεται ότι πρόκειται πιθανόν για σεισμούς με πολύ μικρή διαφορά στον χρόνο άφιξης των P και S κυμάτων, της τάξης των δεκάτων δευτερολέπτων, γεγονός το οποίο αντιστοιχεί σε (υποκεντρικές) αποστάσεις της τάξης των 5-10 περίπου km. Παράδειγμα μίας τέτοιας καταγραφής δίνεται στο σχήμα (3.9). 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000-0.002-0.004-0.006-0.008-0.010 24.06.1996 L comp 1 2 3 4 5 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000-0.002-0.004-0.006-0.008-0.010 24.06.1996 T comp 1 2 3 4 5 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000-0.002-0.004-0.006-0.008-0.010 24.06.1996 Vertical comp 1 2 3 4 5 sec Σχήμα 3.9 Κυματομορφές καταγραφής συμβάντος της 24.06.1996 στο ακρόβαθρο της Βοιωτικής ακτής. 27

Στις καταγραφές αυτές παρατηρείται επίσης ότι οι τιμές της επιτάχυνσης στη Βοιωτική πλευρά είναι υψηλότερες από τις αντίστοιχες στην Ευβοϊκή πλευρά, όπως συμβαίνει και στις καταγραφές των σεισμών. Θα πρέπει να αναφερθεί ότι τα συμβάντα αυτά έχουν καταγραφεί σε τυχαίες ώρες καθ όλο το 24ωρο και καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Συνεπώς, η πιθανότητα να οφείλονται σε εκρήξεις θα πρέπει να αποκλειστεί. Στο σχήμα (3.10) φαίνεται μια γεωλογική τομή κατά μήκος της γέφυρας της Χαλκίδας και η θεμελίωση της (Μαρίνος και συνεργ. 1994). Από την τομή αυτή φαίνεται ότι κοντά στο βάθρο του κεντρικού πυλώνα Μ5 εμφανίζονται ρήγματα. Τα δύο από αυτά προς ΒΔ εξελίσσονται σε μεγάλα ρήγματα. Οι συγγραφείς αναφέρουν ότι χαρακτηριστικό των ρηγμάτων είναι ότι έχουν περιορισμένη και βραδεία κίνηση και ότι τα ρήγματα αυτά δεν έχουν ενεργοποιηθεί στο πρόσφατο παρελθόν. Σχήμα 3.10 Γεωλογική τομή και θεμελίωση της καλωδιωτής γέφυρας της Χαλκίδας (Μαρίνος και συνεργ., 1994). Στα πλαίσια μελέτης του έργου εκπονήθηκε μικροσεισμική μελέτη. Ο Πίνακας (3.2) δίνει τις παραμέτρους εστίας σεισμών, οι οποίοι περιλαμβάνονται στην μικροσεισμική μελέτη για την γέφυρα της Χαλκίδας (Δρακόπουλος και συνεργ. 1985) και οι οποίο είναι σε επικεντρικές αποστάσεις μικρότερες των 10km. Το μέγεθος των σεισμών δίνεται στην κλίμακα του τοπικού μεγέθους, M L. Στον ίδιο πίνακα δίνονται επίσης και οι επικεντρικές αποστάσεις. Από τον πίνακα αυτό φαίνεται η γένεση μικρού μεγέθους σεισμών στο κοντινό 28

πεδίο της γέφυρας, γεγονός το οποίο συνηγορεί στο ότι οι καταγραφές των συμβάντων τα οποία δεν ταυτοποιήθηκαν με σεισμούς προέρχονται μάλλον από τοπικούς σεισμούς. Πίνακας 3-2. Παράμετροι μικροσεισμών στην περιοχή της γέφυρας της Χαλκίδας (Δρακόπουλος και συνεργ. 1985) και επικεντρικές τους αποστάσεις τους από τη γέφυρα. ΕΤΟΣ ΗΜΕΡΟ- ΜΗΝΙΑ ΧΡΟΝΟΣ ΓΕΝΕΣΗΣ ΓΕΩΓΡ. ΠΛΑΤΟΣ ΓΕΩΓΡ. ΜΗΚΟΣ ΒΑΘΟΣ h (km) ΜΕΓΕΘΟΣ M L ΑΠΟΣΤΑΣΗ (km) 1983 FEB 16 13:48:19 38.42 23.58 9 2.6 5 1983 AUG 24 22:00:50 38.50 23.50 5 2.1 8 1983 SEP 8 6:25:13 38.42 23.50 16 2.4 9 1983 NOV 27 1:23:03 38.47 23.60 13 2.6 2 1984 JAN 6 5:03:20 38.43 23.53 16 2.3 6 1984 MAY 3 12:32:22 38.40 23.59 10 2.1 7 1984 APR 19 12:37:24 38.40 23.60 5 2.1 8 1985 FEB 9 11:00:38 38.44 23.59 9 1.3 3 Η αναβάθμιση του συστήματος καταγραφής στα πλαίσια του προγράμματος από 12 bits ανάλυσης σε 19 bits θα έχει τη δυνατότητα να καταγράψει με υψηλότερη ανάλυση τοπικούς μικροσεισμούς.. Ωστόσο η εγκατάσταση τουλάχιστον τριών ακόμη επιταχυνσιογράφων ανάλυσης τουλάχιστον 19 bits εξοπλισμένων με σύστημα απόλυτου χρόνου (GPS) θα συμβάλλει σημαντικά.η τοποθέτηση των δύο μπορεί να γίνει εκατέρωθεν του ακροβάθρου στη Βοιωτική πλευρά και του τρίτου στην Ευβοϊκή πλευρά. Από τους σεισμούς του πίνακα (3.1) οι σεισμοί με αύξοντα αριθμό 17, 19, 20 και 21 είναι σημαντικοί λόγω των μεγεθών τους και οι αναλύσεις δεν έχουν παρουσιαστεί στις προηγούμενες εκθέσεις. Οι τρεις τελευταίοι μάλιστα έχουν γραφεί από το νέο αναβαθμισμένο δίκτυο. Το επίκεντρο του σεισμού 17 της 29 ης Οκτωβρίου 2001 βρίσκεται στην περιοχή της Σκύρου και ο σεισμός αυτός εντάσσεται στη μετασεισμική ακολουθία του σεισμού της 26 ης Ιουλίου 2001, για τον οποίο υπάρχει εκτενής αναφορά στην 1 η έκθεση προόδου. Στο σχήμα (3.11) δίνεται ο μηχανισμός γένεσης του σεισμού όπως έχει καθοριστεί από το Ινστιτούτο INGV της Ρώμης. 29

Σχήμα 3.11. Μηχανισμός γένεσης του σεισμού της 29/10/2001 στη περιοχή της Σκύρου. Στις γραφικές παραστάσεις του σχήματος (3.12) δίνονται τα φάσματα πλατών Fourier των οριζοντίων συνιστωσών για τις δύο καταγραφές στα ακρόβαθρα (Module 1696: Βοιωτική, Module 1699: Ευβοϊκή) και στα βάθρα των πυλώνων (Module 1697: Βοιωτική, Module 1698: Ευβοϊκή). Από τις γραφικές παραστάσεις προκύπτει ότι τα μεγαλύτερα φασματικά πλάτη εμφανίζονται στο βάθρο του πυλώνα της Βοιωτικής πλευράς ενώ τα μικρότερα στο ακρόβαθραο της Βοιωτικής. Όλες οι καταγραφές παρουσιάζουν τις μέγιστες τιμές περίπου στα 5 Hz για την εγκάρσια (Τ) συνιστώσα (συνεχής μπλέ γραμμή). Η επιμήκης συνιστώσα στο ακρόβαθρο της Ευβοϊκής πλευράς έχει υψηλές τιμές για ένα παράθυρο συχνοτήτων 0.1-0.4 Hz ενώ στη συνέχεια οι φασματικές μειώνονται απότομα. Τον Ιούνιο του 2003 στη περιοχή των Ψαχνών της Εύβοιας είχαμε μία ακολουθία σεισμών. Από τους σεισμούς της ακολουθίας δύο σεισμοί με μεγέθη, Μ, 4.9 και 4.6 είχανε διεγείρει το δίκτυο της Γέφυρας. Το δίκτυο διεγέρθηκε επίσης και από έναν μετασεισμό στις 26 Σεπτεμβρίου 2003. Οι παράμετροι εστίας των σεισμών αυτών (19, 20 και 21) δίνονται στον Πίνακα (3.1). 30

0.00010 0.00009 0.00008 0.00007 0.00006 0.00005 0.00004 0.00003 0.00002 0.00001 0.00010 Module 1696 0.00009 Module 1697 0.00008 0.00007 0.00006 0.00005 0.00004 0.00003 0.00002 0.00001 0.00000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.00000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.00010 0.00010 0.00009 0.00008 0.00007 0.00006 0.00005 0.00004 0.00003 0.00002 0.00001 Module 1698 0.00009 Module 1699 0.00008 0.00007 0.00006 0.00005 0.00004 0.00003 0.00002 0.00001 0.00000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.00000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) Σχήμα 3.12 Σεισμός 29.10.2001. Φάσματα πλατών Fourier των οριζοντίων συνιστωσών για τις δύο καταγραφές στα ακρόβαθρα (Module 1696: Βοιωτική, Module 1699: Ευβοϊκή) και στα βάθρα των πυλώνων (Module 1697: Βοιωτική, Module 1698: Ευβοϊκή). Η μπλε γραμμή αντιστοιχεί στην εγκάρσια (T) συνιστώσα ενώ η κόκκινη στην επιμήκη (L). Στο σχήμα (3.13) φαίνεται η κατανομή των επικέντρων των σεισμών οι οποίοι καταγράφηκαν από το τηλεμετρικό δίκτυο του Γεωδυναμικού Ινστιτούτου (Γκανάς 2003: προσ. επικοινωνία) από τον Ιανουάριο του 2002 με μέγεθος ΜL > 2.8. 31

Σχήμα 3.13.Γεωγραφική κατανομή των επικέντρων στη περιοχή των Ψαχνών και μηχανισμός γένεσης του σεισμού της 18/06/2003 (Γκανάς 2003: προσ. επικοινωνία). Στο σχήμα (3.14) δίνονται οι μηχανισμοί γένεσης και οι παράμετροι εστίας για τους σεισμούς της 18/06/03 και 26/06/03 όπως υπολογίστηκαν από το Ινστιτούτο INGV της Ρώμης. Όπως φαίνεται από τη σύγκριση των σχημάτων (3.13) και (3.14) οι μηχανισμοί γένεσης του σεισμού της 18 ης Ιουνίου 2003 είναι σχεδόν ταυτόσιμοι αν και χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικές μεθοδολογίες και δεδομένα. Σχήμα 3.14- Μηχανισμοί γένεσης των σεισμών της 18/06/03 και 26/06/03 όπως υπολογίστηκαν από το Ινστιτούτο INGV. 32

Στα σχήματα (3.15), (3.16) και (3.17) δίνονται τα φάσματα Fourier των καταγραφών στις 18/06/03, 26/06/03 και 26/09/03 αντίστοιχα. 0.0006 0.0005 0.0006 Module 1696 Module 1697 0.0005 0.0004 0.0004 0.0003 0.0003 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.0006 0.0006 0.0005 Module 1698 0.0005 Module 1699 0.0004 0.0004 0.0003 0.0003 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) Σχήμα 3.15 Σεισμός 18/06/03. Φάσματα πλατών Fourier των οριζοντίων συνιστωσών για τις δύο καταγραφές στα ακρόβαθρα (Module 1696: Βοιωτική, Module 1699: Ευβοϊκή) και στα βάθρα των πυλώνων (Module 1697: Βοιωτική ακτή, Module 1698: Ευβοϊκή) Η μπλε γραμμή αντιστοιχεί στην εγκάρσια (T) συνιστώσα ενώ η κόκκινη στην επιμήκη (L). Όπως φαίνεται από όλα τα σχήματα τα φάσματα των καταγραφών στο βάθρο του πυλώνα της Βοιωτικής πλευράς έχουν υψηλές φασματικές τιμές για ένα εύρος συχνοτήτων 4-8 Hz με μέγιστα στα 5 Hz. 33

0.0004 0.0004 Module 1696 Module 1697 0.0003 0.0003 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.0004 Module 1698 0.0004 Module 1699 0.0003 0.0003 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) Σχήμα 3.16 Σεισμός 26/06/2003. Φάσματα πλατών Fourier των οριζοντίων συνιστωσών για τις δύο καταγραφές στα ακρόβαθρα (Module 1696: Βοιωτική, Module 1699: Ευβοϊκή)και στα βάθρα των πυλώνων (Module 1697: Βοιωτική ακτή, Module 1698: Ευβοϊκή). Η μπλε γραμμή αντιστοιχεί στην εγκάρσια (T) συνιστώσα ενώ η κόκκινη στην επιμήκη (L). Οι πλησιέστεροι (R 20 km) προς τη γέφυρα σεισμοί του Πίνακα (3.1) είναι οι 3 (:04.11.1997, Μ=4.3, R=17 km), 6 (:22.05.1998, Μ=4.3, R=15 km), 7 (:03.09.1999, Μ=4.6, R=20 km), και 14 (:15.12.1999, Μ=3.9, R=15 km). Λόγω της μικρής απόστασης κρίθηκε σκόπιμο να παρουσιαστούν τα φάσματα πλατών Fourier των καταγραφών τους στο ελεύθερο πεδίο. Οι αναλύσεις του σεισμού 6 παρουσιάστηκαν στην 1 η έκθεση προόδου, ενώ οι 34

0.0003 0.0003 Module 1696 Module 1697 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.0003 Module 1699 0.0003 Module 1699 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) Σχήμα 3.17 Σεισμός 26/09/2003. Φάσματα πλατών Fourier των οριζοντίων συνιστωσών για τις δύο καταγραφές στα ακρόβαθρα (Module 1696: Βοιωτική, Module 1699: Ευβοϊκή) και στα βάθρα των πυλώνων (Module 1697: Βοιωτική ακτή, Module 1698: Ευβοϊκή). Η μπλε γραμμή αντιστοιχεί στην εγκάρσια (T) συνιστώσα ενώ η κόκκινη στην επιμήκη (L). καταγραφές του σεισμού 14 ήταν στα όρια διέγερσης σε όλα τα modules και χαμηλής διακριτικής ικανότητας. Οι αναλύσεις των σεισμών 3 (:04.11.1997) και 7 (:03.09.1999) δίνονται στα σχήματα (3.18) και (3.19) αντίστοιχα. 35

0.0004 0.0004 Module 1696 Module 1697 0.0003 0.0003 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.0004 Module 1698 0.0004 Module 1699 0.0003 0.0003 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency 0.0000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) Σχήμα 3.18 Σεισμός 04/11/1997. Φάσματα πλατών Fourier των οριζοντίων συνιστωσών για τις δύο καταγραφές στα ακρόβαθρα (Module 1696: Βοιωτική, Module 1699: Ευβοϊκή) και στα βάθρα των πυλώνων (Module 1697: Βοιωτική ακτή, Module 1698: Ευβοϊκή). Η μπλε γραμμή αντιστοιχεί στην εγκάρσια (T) συνιστώσα ενώ η κόκκινη στην επιμήκη (L). Από τις γραφικές παραστάσεις των δύο αυτών σχημάτων φαίνεται ότι ενώ τα φάσματα του σεισμού της 04.11.1997 (σχήμα 3.18) έχουν την γενική μορφή των άλλων φασμάτων τα φάσματα του σεισμού της 03.09.1999 (σχήμα 3.19) είναι ενισχυμένα για μεγάλο εύρος συχνοτήτων (1-12 Hz) ενώ τα μέγιστα για το module 1697 εμφανίζονται περίπου στα 5 Hz όπως και στα προηγούμενα. 36

0.00030 0.00030 Module 1696 Module 1697 0.00020 0.00020 0.00010 0.00010 0.00000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.00000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.00030 0.00030 Module 1698 Module 1699 0.00020 0.00020 0.00010 0.00010 0.00000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) 0.00000 0.0 5.0 10.0 15.0 Frequency (Hz) Σχήμα 3.19 Σεισμός 03/09/1999. Φάσματα πλατών Fourier των οριζοντίων συνιστωσών για τις δύο καταγραφές στα ακρόβαθρα (Module 1696: Βοιωτική, Module 1699: Ευβοϊκή) και στα βάθρα των πυλώνων (Module 1697: Βοιωτική ακτή, Module 1698: Ευβοϊκή ακτή). Η μπλε γραμμή αντιστοιχεί στην εγκάρσια (T) συνιστώσα από τους αισθητήρες ενώ η κόκκινη στην επιμήκη (L). 37

4. ΠΡΟΚΑΤΑΡΤΙΚΗ ΕΡΗΝΕΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΟΝΗΣΗΣ 4.1. Αντικείμενο Στα πλαίσια του παρόντος κεφαλαίου επιχειρείται η ερμηνεία της χωρικής διαφοροποίησης της σεισμικής κίνησης από θέση σε θέση σε συνδυασμό με τις επικρατούσες «εδαφικές» συνθήκες της περιοχής των βάθρων θεμελίωσης της γέφυρας του Ευρίπου. Η ερμηνεία αυτή βασίζεται τόσο στην ανάλυση των καταγραφών των σταθμών των βάθρων της γέφυρας, όσο και με αναλυτικές μεθόδους προσομοίωσης της εδαφικής κίνησης. Στην παρούσα δίνονται τα αποτελέσματα ανάλυσης των χαρακτηριστικών των καταγραφών και επιχειρείται μία προκαταρκτική ερμηνεία αυτών σε σχέση με τις επικρατούσες τεχνικογεωλογικές συνθήκες των θέσεων των σταθμών. 4.2. Δεδομένα καταγραφών Στην παρούσα μελέτη, η οποία είναι προσανατολισμένη στην αποτίμηση του ρόλου του εδάφους και της θεμελίωσης στη διαφοροποίηση της σεισμικής κίνησης στην επιφάνεια του εδάφους, χρησιμοποιούνται τα αισθητήρια εκείνα τα οποία είναι τοποθετημένα σε συνθήκες ελεύθερου πεδίου στα βάθρα Μ4 και Μ7 καθώς επίσης και εκείνα που είναι τοποθετημένα στο κεφαλόδεσμο θεμελίωσης των βάθρων Μ6 και Μ7. Από την αρχή της λειτουργίας του (1995) μέχρι σήμερα το σύστημα έχει καταγράψει ένα σημαντικό αριθμό διεγέρσεων που οφείλονται σε μικρής και μέτριας έντασης σεισμικές δονήσεις σε αποστάσεις 20-100 km από την ευρύτερη περιοχή του έργου. Στην παρούσα μελετώνται οι καταγράφες των σεισμών του Πίνακα 4.1. Τα κριτήρια επιλόγης αφορούν α) σεισμούς με μέγεθος σεισμικής ροπής Μw μεγαλύτερου από 4 και σε διαφορετικές επικεντρικές αποστάσεις (κοντινού και μακρυνού πεδίου) και β) την υπάρξη ταυτόχρονων καταγραφών σε όλες τις θέσεις μελέτης (Μ4-Μ7). Οι σεισμοί που επιλέχθηκαν ικανοποιούν πλήρως το πρώτο κριτήριο ενώ μερικώς το δεύτερο, διότι ο κύριος σεισμός της Σκύρου της 21 ης Ιουλίου 2001, δεν διέγειρε το πιο απομακρυσμένο σημείο της γέφυρας (βάθρο Μ4) (βλ. συνοπτικά Πίνακα 4.2) ενώ οι καταγραφές των σεισμών 4 και 5 στο βάθρο Μ6 ήταν πρακτκά μη αξιοποιήσιμες. 38

Πίνακας 4.1. Παράμετροι των σεισμών οι οποίοι διέγειραν το δίκτυο της γέφυρας της Χαλκίδας και χρησιμοποιούνται στην παρούσα μελέτη α/α Ημερομηνία Χρόνος Γεωγρ. Συντετ. Βάθος Μέγεθος Απόσταση GMT φ Ο Β λ Ο Α (km) (M W ) 1 1998 ΜΑΙ. 22 16:22 38.495 23.428 19 4.3 15 2 1999 ΣΕΠ. 07 11:57 38.059 23.571 14 5.9 43 3 2001 ΙΟΥΛ 26 00:22 39.039 24.339 7 6.4 93 4 2003 ΙΟΥΝ 18 05:25 38.62 23.68 21 4.9 19 5 2003 ΙΟΥΝ 26 13:45 38.61 23.65 19 4.6 17 Πίνακας 4.2. Καταγραφές σεισμών που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα μελέτη 1998 ΜΑΙ. 22 1999 ΣΕΠ. 07 2001 ΙΟΥΛ 26 2003 ΙΟΥΝ 18 2003 ΙΟΥΝ 26 M4 Χ Χ Χ Χ M5 Χ Χ Χ Χ Χ M6 Χ Χ Χ M7 Χ Χ Χ Χ Χ 4.3 Τεχνικογεωλογικές συνθήκες των βάθρων θεμελίωσης Η ανάπτυξη των γεωλογικών σχηματισμών στο χώρο κατασκευής της γέφυρας ελέγχεται καθοριστικά από τα ρήγματα και μία προσέγγιση του γεωλογικού μοντέλου όπου θεμελιώνεται το έργο δίνεται στη γεωλογική τομή του σχήματος 4.1α (Γεωλογική Έκθεση «Γεωμηχανικής»). Ο καθ. Παύλος Μαρίνος σε σχετική έκθεσή του προτείνει ένα άλλο γεωλογικό μοντέλο (σχήμα 4.1β) το οποίο σύμφωνα με τον ίδιο δίνει καλύτερη φυσική ερμηνεία στη δημιουργία διαύλου, υποθέτοντας ότι οι κρητιδικοί ασβεστόλιθοι είναι επωθημένοι πάνω στους άλλους σχηματισμούς (οφιολίθους) και ότι στη συνέχεια η δομή αυτή τεμαχίσθηκε με ρήγματα βαρύτητας. Η διαφορά μεταξύ των δύο μοντέλων του σχήματος 4.1, από πλευράς εφηρμοσμένου ενδιαφέτοντος είναι η ηπιότερη δραστηριότητα των ρηγμάτων της ευβοϊκής ακτής, κατά το πρόσφατο παρελθόν, που χαρακτηρίζει το δεύτερο. Συμπερασματικά και σε ό,τι αφορά τις τεχνικογεωλογικές συνθήκες των περιοχών των βάθρων θεμελίωσης, μπορεί να ειπωθεί ότι: Το βάθρο Μ4 εδράζεται σε ασβεστολίθους μέτρια ή λίγο ρηγματωμένους, καλής συμπεριφοράς με μικρή πιθανότητα συνάντησης καρστικών κενών Στο βάθρο Μ5 της βοιωτικής πλευράς του διαύλου κάτω από τα πρόσφατα υλικά 39

πληρώσεως και σε βάθη από 17.0 έως 49m αναπτύσσεται ένα σύμπλεγμα οφιολίθων και σχιστοκερατολίθων ανομοιογενές και με ακατάστατη δομή, πτωχής έως πολύ πτωχής μηχανικής συμπεριφοράς. Τελικό υπόβαθρο είναι οι προηγούμενοι ασβεστόλιθοι. Το βάθρο Μ6 αφορά ιδιαίτερα κερματισμένους ασβεστόλιθους με τοπικές μεταβάσεις προς συμπεριφορά αργιλοχαλικώδους συνάγματος Το βάθρο Μ7 θεμελιώνεται σε ασβεστόλιθους μέτρια έως αρκετά ρηγματωμένους, μέτριας έως καλής συμπεριφοράς. Η πιθανότητα συναντήσεων καρστικών κενών πληρωμένων με αργιλώδες υλικό είναι πιο μεγάλη απ ότι στο βάθρο Μ4. 4.4. Μελέτη των χαρακτηριστικών της σεισμικής απόκρισης των εδαφικών σχηματισμών στις θέσεις των βάθρων της γέφυρας. Για τις καταγραφές των σεισμών του Πίνακα 4.1, στο σχήμα 4.2 δίνεται η κατανομή κατά μήκος του άξονα της γέφυρας των καταγεγραμμένων στα βάθρα μέγιστων εδαφικών επιταχύνσεων και των τριών συνιστωσών της σεισμικής κίνησης. Στο βάθρο Μ7 της Ευβοϊκής ακτής παρατηρούνται οι μικρότερες μέγιστες εδαφικές επιταχύνσεις σε σύγκριση με τις αντίστοιχες στις άλλες θέσεις ανεξαρτήτως μεγέθους και επικεντρικής απόστασης του σεισμού. Το πλάτος των μέγιστων εδαφικών επιταχύνσεων στα βάθρα Μ4 και Μ6 είναι γενικά κατά μέσο όρο της ιδίας τάξης και κατ ελάχιστον μεγαλύτερες εκείνων του βάθρου Μ7, ενώ οι μεγαλύτερες εδαφικές επιταχύνσεις παρατηρούνται στο βάθρο Μ5. Οι παρατηρήσεις αυτές είναι συμβατές με τις επικρατούσες γεωλογικές συνθήκες ανά θέση. Η αύξηση του πλάτους της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης στο βάθρο Μ5 φαίνεται κατ αρχάς να συνδέεται με την ύπαρξη 17m πάχους εδαφικών υλικών πληρώσεως και 32 m μέτρων περίπου πετρώματος πολύ πτωχής μηχανικής συμπεριφοράς σε αντίθεση με τα υπόλοιπα βάθρα όπου τοποθετούνται σε ασβεστολιθικούς σχηματισμούς (ρηγματωμένους, κερματισμενούς ή μη). Προκειμένου να μελετηθεί η επιρροή της τοπικής γεωλογίας των βάθρων στα χαρακτηριστικά της σεισμικής κίνησης, υπολογίσθηκαν οι συναρτήσεις μεταφοράς της σεισμικής κίνησης με την τεχνική του κλασσικού φασματικού λόγου. Για να γίνει αυτό εφικτό, πρέπει να υπάρχουν καταγραφές σε συνθήκες ελεύθερου πεδίου και επιφανειακής εκδήλωσης βράχου. Για το σκοπό αυτό μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι καταγραφές στα βάθρα Μ4 ή Μ7 (ελεύθερο πεδίο, ασβεστολιθικοί σχηματισμοί). Από τους μέσους 40

α) ΜΟΝΤΕΛΟ 1 β) ΜΟΝΤΕΛΟ 2 Σχήμα 4.1. Προσεγγίσεις γεωλογικού μοντέλου α) «ΓΕΩΜΗΧΑΝΙΚΗΣ» β) καθ. Π. Μαρίνου 41

ΜΕΓΙΣΤΗ ΕΔΑΦΙΚΗ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ (m/sec 2 ) ΜΕΓΙΣΤΗ ΕΔΑΦΙΚΗ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ (m/sec 2 ) ΜΕΓΙΣΤΗ ΕΔΑΦΙΚΗ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΗ (m/sec 2 ) ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΤΟΥ ΕΥΡΙΠΟΥ COMP-L 990907 980522 010721 030618 030626 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΑΠΟ Μ4 (m) COMP-T 990907 980522 010721 030618 030626 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΑΠΟ Μ4 (m) COMP-V 990907 980522 010721 030618 030626 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΑΠΟ Μ4 (m) Σχήμα 4.2. Κατανομή κατά μήκος του άξονα της γέφυρας των καταγεγραμμένων στα βάθρα μέγιστων εδαφικών επιταχύνσεων και των τριών συνιστωσών της σεισμικής κίνησης 42

Παράγοντας Ενίσχυσης Παράγοντας Ενίσχυσης ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΓΕΦΥΡΑΣ ΤΟΥ ΕΥΡΙΠΟΥ φασματικούς λόγους των οριζοντίων προς την κατακόρυφη συνιστώσα των σεισμών του Πίνακα 4.1 (Σχήμα 4.3), προκύπτει ότι για το βάθρο Μ7 η ενίσχυση της σεισμικής κίνησης είναι μικρότερη από 2 για ένα μεγάλο εύρος συχνοτήτων μέχρι τα 10Ηz σε αντίθεση με εκείνους του Μ4 όπου παρατηρείται (μεγαλύτερη ενίσχυση). Για το λόγο αυτό ως σταθμός αναφοράς χρησιμοποιείται η θέση Μ7. 10 M4 10 M7 Comp L Comp T Comp L Comp T 1 1 1 10 Συχνότητα (Hz) 1 10 Συχνότητα (Hz) Σχήμα 4.3. Μέσοι φασματικοί λόγοι της οριζόντιας προς την κατακόρυφη συνιστώσα των σεισμών του Πίνακα 4.1 και για τις δύο συνιστώσες για το βάθρο Μ4 (αριστερά) και για το βάθρο Μ7 (δεξιά) Στο σχήμα 4.4 δίνονται οι μέσες συναρτήσεις μεταφοράς των καταγραφών που υπολογίσθηκαν με την τεχνική του κλασσικού φασματικού λόγου στα βάθρα Μ4, Μ5 και Μ6. Οι συναρτήσεις αυτές εκφράζουν τη διαφοροποίηση της σεισμικής κίνησης σε συνάρτηση με τη συχνότητα σε κάθε θέση μελέτης και σε σχέση με εκείνη που καταγράφηκε στο βάθρο Μ7. Παρατηρείται ότι: α) Στο βάθρο Μ4, το πλάτος ενίσχυσης της σεισμικής κίνησης δεν υπερβαίνει το 4.0, αφορά συχνότητες μεγαλύτερες από 5Ηz, ενώ κατά μέσο όρο στο εύρος αυτό των συχνοτήτων δεν υπερβαίνει το 3.0. β) Στο βάθρο Μ5, ενίσχυση της σεισμικής κίνησης παρατηρείται για μεγαλύτερο εύρος συχνοτήτων (f > 3Hz) με σημαντικά μεγαλύτερα πλάτη (> 5 κατά μέσο όρο), ενώ για την επιμήκη συνιστώσα της εδαφικής κίνησης και για μία διακεκριμμένη συχνότητα ( 4.5 Ηz), το πλάτος ενίσχυσης υπερβαίνει το 10.0. γ) Στο βάθρο Μ6, ενίσχυση της σεισμικής κίνησης παρατηρείται για ένα πολύ μικρό εύρος περιόδων (μεταξύ 6.0 και 9.0Hz) με πλάτος που δεν υπερβαίνει το 5.0. 43